DE19518697A1 - Vorgespannte Formschlußverindung, insbesondere für ein Ausgleichsgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine vorgespannte Formschlußverbindung, insbesondere für ein Ausgleichsgetriebe, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Vorgespannte Formschlußverbindungen sind als Verbindungen von Welle und Nabe bereits bekannt. So beschreibt DE 30 26 535 A1 ein Ausgleichsgetriebe für Fahrzeuge, bei dem das Abtriebswellenkegelrad auf der Abtriebswelle durch eine vorgespannte Formschlußverbindung befestigt ist. Die Abtriebswelle ist einstückig als Hohlwelle ausgebildet. An ihrem ausgleichsgehäuseseitigem Ende ist auf der Abtriebswelle über ein Formschlußprofil das Abtriebswellenkegelrad befestigt. Das Formschlußprofil dient im wesentlichen zur Übertragung des Drehmoments vom Abtriebswellenkegelrad auf die Abtriebswelle. Die axiale Fixierung des Abtriebs­ wellenkegelrades auf der Abtriebswelle übernimmt eine Kontermutter, die zentrisch zur Abtriebswelle an deren Ende befestigt ist und die das Abtriebswellenkegelrad in axialer Richtung mit der Abtriebswelle verspannt. Die Befestigung der Kontermutter erfolgt durch eine sich durch die Mittenbohrung der Abtriebswelle erstreckende Schraube, die als Zugbolzen ausgeführt ist.

Diese Ausführung einer vorgespannten Formschlußverbindung für ein Ausgleichs­ getriebe hat den Nachteil, daß der axiale Platzbedarf für die Verschraubung der Kontermutter zu einer Verkürzung der Profillänge des Formschlußprofils führt. Dies beeinflußt wiederum die Festigkeit und das Geräuschverhalten des Ausgleichs­ getriebes ungünstig. Insbesondere bei Ausgleichsgetrieben mit Differentialsperre wird genau der Bauraum, den die Kontermutter in Anspruch nimmt, für die Form­ schlußverbindung zwischen Abtriebswellenkegelrad und Abtriebswelle benötigt.

Deshalb ist Aufgabe der Erfindung, mittels einer vorgespannten Formschluß­ verbindung eine Welle und eine Nabe, insbesondere für ein Ausgleichsgetriebe, durch ein geeignetes Zugmittel, das wenig Bauraum beansprucht, so gegen­ einander zu verspannen, daß die Verbindung von Welle und Nabe sowohl in radialer als auch in axialer Richtung spielfrei ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nach der Erfindung sind zum Verspannen von Welle und Nabe Einrichtungen vor­ gesehen, die den Umfang der Welle im Bereich des Formschlußprofils innerhalb der Nabe vergrößern. Dadurch wird direkt zwischen Welle und Nabe, zwischen deren Außen- bzw. Innenmantelfläche, eine Vorspannung erzeugt. Der Kraftfluß läuft direkt von der Welle in die Nabe. Er wird vorteilhafterweise nicht über andere Bauteile umgelenkt, die dann für sich Bauraum beanspruchen würden. Des­ weiteren ist von Vorteil, daß bei dieser Verbindung große Kräfte übertragen werden können, die spielfreien Sitz von Welle und Nabe gewährleisten.

Bei besonderen Ausführungsformen der Erfindung ist die Welle als Hohlwelle, mit mindestens einem Schlitz in axialer Richtung zwischen Innen- und Außen­ mantelfläche ausgebildet, der durch mindestens ein Paar ineinander liegender, in die Hohlwelle im Schlitzbereich eingepaßter Ringe aufweitbar ist. Dazu sind die Oberflächen der Ringe, die sich gegenüberliegen, kegelförmig ausgebildet, so daß bei einer Verschiebung des Innenrings zum Außenring der geschlitzte Außenring seinen Umfang vergrößert. Das hat zur Folge, daß sich ebenfalls der Umfang der Hohlwelle vergrößert. Die Ringe werden durch ein Zugmittel, das sich durch die Hohlwelle hindurch erstreckt und zum Beispiel als Schraube ausgebildet ist, gegen­ einander bewegt.

Das hat den Vorteil, daß die Einrichtungen zum Verspannen von Welle und Nabe einfach ausgestaltet sind. Es können große Kräfte übertragen werden.

Bei einem Ausgleichsgetriebe, dessen Abtriebswellenkegelrad auf diese Weise auf der Abtriebswelle gelagert wird, hat das den Vorteil, daß selbst bei der Ausführung des Ausgleichsgetriebes mit Differentialsperre, die Abtriebswelle einteilig ausgebildet werden kann. Im Bereich des Ausgleichsgehäuses selbst wird kein zusätzlicher Bauraum für Einrichtungen zum Verspannen von Welle und Nabe benötigt. Die Spielfreiheit zwischen Welle und Nabe verhindert zusätzliche Ge­ räuschentwicklung und der Traganteil der Wellen-Naben-Verbindung wird erhöht. Beim Lastwechsel, das heißt beim Anlagewechsel von Zug- zu Schubflanke des Abtriebswellenkegelrades wird durch die Spielfreiheit die Schallentstehung ver­ hindert und so das Lastwechselklackern im Fahrzeugantriebsstrang verringert. Durch die Reduzierung des Axialspiels wird die Funktion des Radial­ wellendichtrings verbessert.

Sehr wenig Bauraum beansprucht die vorgespannte Formschlußverbindung, wenn sich das Abtriebswellenkegelrad an dem Ende der Abtriebswelle innerhalb des Ausgleichsgetriebegehäuses befindet. Es kann sich dabei um ein Ausgleichs­ getriebe mit oder ohne Differentialsperre handeln. Wenn sich die Schraube dann so durch die Abtriebswelle hindurch erstreckt, daß die Formschlußverbindung zwi­ schen Abtriebswelle und Abtriebswellenkegelrad außerhalb des Ausgleichs­ getriebegehäuses vorgespannt und wieder entspannt werden kann, hat das den Vorteil, daß Montage und Demontage einstückiger Abtriebswellen nur von außen ohne Eingriff in das Innere des Ausgleichsgetriebes mit oder ohne Differential­ sperre möglich sind.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Länge der Schlitze in der Ab­ triebswelle, von deren ausgleichsgehäuseseitigem Ende her gesehen bis zu zwei Drittel der Länge der Innenmantelfläche des Abtriebswellenkegelrades beträgt. In diesem Fall ist das Abtriebswellenkegelrad axial gut gesichert und kann ein großes Drehmoment übertragen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Be­ schreibung mit der zugehörigen Zeichnung dargestellt. Die einzige Figur zeigt einen Teilschnitt durch ein Ausgleichsgetriebe im Bereich einer Abtriebswelle.

Nach der Figur ist eine einstückig ausgebildete Abtriebswelle 1 eines Aus­ gleichsgetriebes im angetriebenen Ausgleichsgehäuse 2 drehbar gelagert. Am ausgleichsgehäuseseitigen Ende der Abtriebswelle 1 besitzt diese ein Form­ schlußprofil zur Erzeugung einer Formschlußverbindung mit dem entsprechenden Gegenprofil eines Abtriebswellenkegelrades 3. Das Drehmoment wird vom Aus­ gleichsgehäuse 2 über Ausgleichskegelräder 4 auf das Abtriebswellenkegelrad 3 und über die Formschlußverbindung auf die Abtriebswelle 1 übertragen.

Zur Festlegung des Abtriebswellenkegelrades 3 in axialer Richtung auf der als Hohlwelle ausgebildeten Abtriebswelle 1 befindet sich in deren Mitte konzentrisch ein Zugmittel, das als Schraube 5 ausgebildet ist. Am Außenumfang der Schraube 5 werden im Bereich der Formschlußverbindung zwei Spannelemente, die als Außenring 6 und Innenring 7 ausgebildet sind, geführt. Des weiteren wird der Außenring 6 durch eine Hülse 8 zum Schraubenkopf hin abgestützt. Die Abtriebs­ welle 1 hat im Bereich der Formschlußverbindung einen Schlitz 9. Der außen zylindrisch ausgebildete Außenring 6 und der innen zylindrisch ausgebildete Innenring 7 sind an ihren gegenüberliegenden Oberflächen kegelförmig gestaltet. Wird nun die Schraube 5 verdreht, verschiebt sich der mit dem Gewinde der Schraube 5 in Eingriff stehende Innenring 7 relativ zu dem Außenring 6.

Da der Außenring 6 geschlitzt ist, wird sein Umfang beim Aufeinanderschieben der kegeligen Mantelflächen von Außenring 6 und Innenring 7 vergrößert. Dies hat wiederum zur Folge, daß sich der Außenumfang der Abtriebswelle 1 im Bereich der Formschlußverbindung zum Abtriebswellenkegelrad 3 aufgrund des Schlitzes 9 vergrößert. Dadurch wird die Formschlußverbindung zwischen Abtriebswelle 1 und Abtriebswellenkegelrad 3 vorgespannt.

Die axiale Positionierung zwischen Abtriebswellenkegelrad 3 und Abtriebswelle 1 erfolgt durch Hineinschieben der Abtriebswelle 1 bis zum Anschlag an eine außen­ seitige Stirnfläche des Abtriebswellenkegelrades 3.

Claims (5)

1. Vorgespannte Formschlußverbindung zwischen einer Welle und einer Nabe, insbesondere zur Befestigung eines Abtriebswellenkegelrades (3) auf einer Abtriebswelle (1) eines Ausgleichgetriebes, mit einem Form­ schlußprofil am Umfang mindestens eines Teils der Welle und seinem Gegenprofil an mindestens einem Teil der Innenmantelfläche der Nabe, wobei Formschluß und Vorspannung zwischen Welle und Nabe sowohl zur Übertragung eines Drehmomentes als auch zur Fixierung der Nabe auf der Welle dienen und die Vorspannung durch ein Zugmittel aufgebracht wird, das Welle und Nabe gegeneinander verspannt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verspannen von Welle und Nabe Einrichtungen vorgesehen sind, die den Umfang der Welle im Bereich des Formschlußprofils innerhalb der Innenmantelfläche der Nabe vergrößern.

2. Vorgespannte Formschlußverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Welle eine Hohlwelle ist, die mindestens einen Schlitz (9) in axialer Richtung zwischen Innen- und Außenmantelfläche aufweist, der mindestens entlang eines Teilbereichs des Formschlußprofils verläuft und daß die Einrichtungen zum Verspannen von Welle und Nabe innerhalb der Hohlwelle im Bereich des Schlitzes (9) angebracht sind und mindestens aus einem Paar von geschlitztem Außenring (6) und Innenring (7) bestehen, die an den sich gegenüberliegenden Oberflächen kegelförmig ausgebildet sind und daß durch das Zugmittel Außen- (6) und Innenring (7) gegeneinander verschiebbar sind.

3. Vorgespannte Formschlußverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Außenring (6) am Innenumfang der Hohlwelle im Bereich des Schlitzes (9) an liegt und das Zugmittel eine sich durch die Hohlwelle hindurch erstreckende Schraube (5) ist, die so mit dem Innenring (7) zu­ sammenwirkt, daß dieser sich durch Verdrehen der Schraube (5) min­ destens in Axialrichtung relativ zum Außenring (6) bewegt.

4. Vorgespannte Formschlußverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle eine Abtriebswelle (1) und die Nabe ein Abtriebswellenkegelrad (3), insbesondere eines Ausgleichs­ getriebes mit Differentialsperre, ist.

5. Vorgespannte Formschlußverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich das Abtriebswellenkegelrad (3) am Ende der Abtriebs­ welle (1) befindet und sich die Schraube (5) so durch die Abtriebswelle (1) hindurch erstreckt, daß die Formschlußverbindung zwischen Abtriebswelle (1) und Abtriebswellenkegelrad (3) ohne Eingriff in das Ausgleichsgetriebe vorgespannt und wieder entspannt werden kann.